(57)【要約】【課題】反射型検出を高度化する。【解決手段】表示面１１と、表示面１１内で少なくとも一方向に非連続な出射領域をもつ赤外光Ｌ(IR)を出力する検出光出力部５０と、赤外光Ｌ(IR)が表示面１１から外部に出射され、外部で反射されて表示面１１から入射するときの反射検出光を受光し、当該反射検出光の分布に応じた検出信号を出力する複数の受光素子３６と、を有する。【選択図】図１
2010039942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光出射面と、
前記光出射面内で少なくとも一方向に非連続な出射領域をもつ検出光を出力する検出光出力部と、
前記検出光が前記光出射面から外部に出射され、外部で反射されて前記光出射面から入射するときの反射検出光を受光し、当該反射検出光の分布に応じた検出信号を出力する複数の受光素子と、
を有する反射検出装置。
【請求項２】
前記光出射面内の非連続な出射領域は、少なくとも一方向で、非出射領域を間に挟んで複数の単位出射領域が所定ピッチで繰り返される平面パターンを有し、
前記検出光は、前記単位出射領域の前記所定ピッチが、当該単位出射領域が繰り返される方向内における、前記複数の受光素子の配置ピッチの２以上の所定の自然数倍に対応している
請求項１に記載の反射検出装置。
【請求項３】
前記複数の受光素子から出力される複数の前記検出信号を入力し、入力した複数の検出信号が示す前記反射検出光の光量分布から、前記検出光が前記光出射面の外部で反射する反射点の、前記光出射面からの距離である高さを検出する高さ検出部を有する
請求項１に記載の反射検出装置。
【請求項４】
前記複数の受光素子から出力される複数の前記検出信号を入力し、入力した複数の検出信号が示す前記反射検出光の光量分布から、前記単位出射領域が繰り返される方向内における複数の受光量分布の分離度を求め、当該分離度が大きいほど、前記検出光が前記光出射面の外部で反射する反射点の、前記光出射面からの距離である高さが小さいと判定する高さ検出部を有する
請求項２に記載の反射検出装置。
【請求項５】
前記複数の受光素子から出力される複数の前記検出信号を入力し、入力した複数の検出信号が示す前記反射検出光の光量分布から、前記検出光を前記光出射面より外部で反射する物体が前記光出射面に接触または所定の距離内で近接しているか否かを検出する物体検出部を有する
請求項１に記載の反射検出装置。
【請求項６】
前記光出射面内の非連続な出射領域は、少なくとも一方向で、非出射領域を間に挟んで複数の単位出射領域が所定ピッチで繰り返される平面パターンを有し、
前記検出光出力部は、前記光出射面から前記検出光が出力されるときに前記所定ピッチが異なる複数の検出光出力部を含む
請求項１に記載の反射検出装置。
【請求項７】
前記所定ピッチが異なる検出光を出力可能な複数の検出光出力部内で、前記検出光を出力する検出光出力部を切り替える切替制御部と、
前記複数の受光素子から出力される複数の前記検出信号を入力し、入力した複数の検出信号が示す前記反射検出光の光量分布から、前記検出光が前記光出射面の外部で反射する反射点の、前記光出射面からの距離である高さを検出する高さ検出部と、
を有し、
前記高さ検出部が前記高さを検出可能な前記検出光出力部を選択可能に、前記切替制御部が、前記検出光を出力する検出光出力部を切り替える
請求項３に記載の反射検出装置。
【請求項８】
前記検出光出力部は、前記非連続な出射領域をもつ検出光が前記光出射面から出力されるときの出射角度が異なる複数の検出光出力部を含む
請求項１に記載の反射検出装置。
【請求項９】
前記出射角度が異なる検出光を出力可能な複数の検出光出力部内で、前記検出光を出力する検出光出力部を切り替える切替制御部と、
前記複数の受光素子から出力される複数の前記検出信号を入力し、入力した複数の検出信号が示す前記反射検出光の光量分布から、前記検出光が前記光出射面の外部で反射する反射点の、前記光出射面からの距離である高さを検出する高さ検出部と、
を有し、
前記高さ検出部が前記高さを検出可能な前記検出光出力部を選択可能に、前記切替制御部が、前記検出光を出力する検出光出力部を切り替える
請求項８に記載の反射検出装置。
【請求項１０】
表示面と、
入力信号に応じて変調された可視光を前記表示面から外部に出力する表示部と、
前記表示面内で少なくとも一方向に非連続な出射領域をもつ非可視の検出光を出力する検出光出力部と、
前記検出光が前記表示面から外部に出射され、外部で反射されて前記表示面から入射するときの反射検出光を受光し、当該反射検出光の分布に応じた検出信号を出力する複数の受光素子と、
を有する表示装置。
【請求項１１】
前記検出光出力部は、
前記検出光の光源と、
前記光源からの光を内部反射させて面状光に拡散させる導光板と、
前記導光板内を通る光の向きを局所的に変更して、前記導光板の表示部側の出力面から非連続な出射領域をもつ前記検出光を出力させる光学素子と、
を有する
請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記光源が、前記導光板の対向する２つの側面に配置され、
前記光学素子が、前記導光板の一方の側面側に配置された第１光源からの光を反射または屈折させる第１光路変更面と、前記導光板の他方の側面側に配置された第２光源からの光を反射または屈折させる第２光路変更面とを有する
請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記非連続な出射領域をもつ検出光が、前記表示面内の少なくとも一方向で、非出射領域を間に挟んで複数の単位出射領域が所定ピッチで繰り返される平面パターンを有し、
前記単位出射領域の前記所定ピッチが、当該単位出射領域が繰り返される方向内における、前記複数の受光素子の配置ピッチの２以上の所定の自然数倍に対応している
請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１４】
それぞれに光学素子が配置された複数の導光板を有し、
前記複数の導光板間で前記所定ピッチが異なるように、各導光板の前記光学素子が形成されている
請求項１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
それぞれに光学素子が配置された複数の導光板を有し、
前記複数の導光板間で、前記出力面から出力されるときの前記検出光の出射角度が異なるように、各導光板の前記光学素子が形成されている
請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記光学素子は、前記導光板の表示部側の出力面、または、当該出力面と対向する反出力面に配置された複数のプリズムであり、
前記プリズムの反射面または屈折面が、前記出力面または前記反出力面に対して垂直な法線方向から４５度傾いている
請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記表示部を透過する可視光を出力するバックライトを有し、
前記光学素子が配置された前記導光板が、前記バックライトと前記表示部との間に配置されている
請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記光学素子は、前記導光板の表示部側の出力面、または、当該出力面と対向する反出力面に配置され、前記光源からの光を反射または屈折して光路を変更する一方で、前記反出力面から前記出力面に透過する前記バックライトからの前記可視光に対しては光路および光量を変化させない複数のプリズムである
請求項１７に記載の表示装置。
【請求項１９】
表示パネルと、
表示パネルに表示すべき映像の処理回路を含む回路部と、
を有し、
前記表示パネルは、
前記映像の表示面と、
前記処理回路から映像信号を入力し、入力した映像信号に応じて変調された可視光を前記表示面から外部に出力する表示部と、
前記表示面内で少なくとも一方向に非連続な出射領域をもつ非可視の検出光を出力する検出光出力部と、
前記検出光が前記表示面から外部に出射され、外部で反射されて前記表示面から入射するときの反射検出光を受光し、当該反射検出光の分布に応じた検出信号を出力する複数の受光素子と、
を有し、
前記表示パネル内または前記回路部内に、前記複数の受光素子から出力される複数の前記検出信号を入力し、入力した複数の検出信号が示す前記反射検出光の光量分布から、前記検出光が前記光出射面の外部で反射する反射点の、前記光出射面からの距離である高さを検出する高さ検出部を、さらに有する
電子機器。
【請求項２０】
前記処理回路は、前記高さ検出部が検出した前記高さの違いに応じて異なる命令を実行して映像処理を行う
請求項１９に記載の電子機器。
【請求項２１】
前記光出射面内の非連続な出射領域は、少なくとも一方向で、非出射領域を間に挟んで複数の単位出射領域が所定ピッチで繰り返される平面パターンを有し、
前記検出光は、前記単位出射領域の前記所定ピッチが、当該単位出射領域が繰り返される方向内における、前記複数の受光素子の配置ピッチの２以上の所定の自然数倍に対応している
請求項１９に記載の電子機器。
【請求項２２】
光出射面内で少なくとも一方向に非連続な出射領域をもつ検出光を出力するステップと、
前記検出光が前記光出射面から外部に出射され、外部で反射されて前記光出射面から入射するときの反射検出光を複数の受光点で受光し、当該反射検出光の分布に応じた複数の検出信号を発生するステップと、
前記複数の検出信号から、前記反射検出光の分布パターンを抽出するステップと、
抽出された前記分布パターンに基づいて、前記検出光が前記光出射面の外部で反射する反射点の、前記光出射面からの距離である高さを検出するステップと、
を含む反射検出方法。
【請求項２３】
前記光出射面内の非連続な出射領域は、少なくとも一方向で、非出射領域を間に挟んで複数の単位出射領域が所定ピッチで繰り返される平面パターンを有し、
前記検出光は、前記単位出射領域の前記所定ピッチが、当該単位出射領域が繰り返される方向内における、前記複数の受光点の配置ピッチの２以上の所定の自然数倍に対応している
請求項２２に記載の反射検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光出射面（表示装置では表示面）から外部に検出光を出射し、その反射検出光を複数の受光素子で受光する反射検出装置と、反射検出方法とに関する。また、本発明は、上記反射検出の機能を有する表示装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射検出は、一般に、物体に光を出射し、その反射光により物体の有無を検出するものである。
【０００３】
しかし、単に物体の有無にとどまらず、物体の面内位置を検出する位置検出にも反射検出が用いられることがある。
【０００４】
例えば指示位置検出のための受光素子を表示パネルに内蔵した、光学式の位置検出機能を備える表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１に記載された技術では、液晶パネルまたは有機ＥＬパネルなどの表示パネルに、画面の一部の画素あるいは全画素に光を感知するセンサ（受光素子）を配置している。センサからの検出信号を、当該センサが設けられた画素の位置情報と対応付けると、パネル表面に接触した指やペンなどの物体の面内位置を検出できる。この物体に照射しセンサで感知する光は、赤外（ＩＲ）光などの非可視光が用いられている。非可視光を用いると黒表示など画面領域でも位置検出が可能である。
【０００５】
これに対し、検出光の出射面から物体までの距離の測定は、カメラ装置の自動焦点合わせなどの目的で行う三角測量法などが知られている。
しかし、一般の距離測定法は、ある狙った範囲に光を照準させなければならないため、大きな面内のどの位置でも距離測定ができるわけではない。
【０００６】
ところで、表示装置などでは、面内の位置検出が可能なため、表示画面に表示した情報とこれに対応するユーザ操作との組み合わせが多様にできる。このため、キーなどのボタン式入力部にはできない多様な情報や指示の入力手段として、この位置検出機能が有用である。
【特許文献１】特開２００６−３０１８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、電子機器の小型化等により、旧来のボタン式入力部を持たない機器が増えている。また、ゲームから映像表示、ナビゲーション、対話型情報交換の機器など、電子機器の多機能化が加速している。
このような背景から、タッチパネルの機能を平面的な位置検出以外に拡張して、多様な検出ができれば、さらに電子機器の小型化や多機能化が進展すると予想される。
【０００８】
本発明は、このような反射型検出を高度化することにより、電子機器の更なる小型化や多機能化に有用な反射検出装置および反射検出方法を提供する。また、本発明は、かかる高度な反射検出が可能な表示装置と電子機器を提供する。
なお、本明細書で「検出の高度化」とは、検出する物理量（測定パラメータ）を増やして多面的に物体の位置等を検出することを言う。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点に関わる反射検出装置は、光出射面と、前記光出射面内で少なくとも一方向に非連続な出射領域をもつ検出光を出力する検出光出力部と、前記検出光が前記光出射面から外部に出射され、外部で反射されて前記光出射面から入射するときの反射検出光を受光し、当該反射検出光の分布に応じた検出信号を出力する複数の受光素子と、を有する。
本発明では好適に、前記光出射面内の非連続な出射領域は、少なくとも一方向で、非出射領域を間に挟んで複数の単位出射領域が所定ピッチで繰り返される平面パターンを有し、前記検出光は、前記単位出射領域の前記所定ピッチが、当該単位出射領域が繰り返される方向内における、前記複数の受光素子の配置ピッチの２以上の所定の自然数倍に対応している。
【００１０】
本発明では好適に、前記複数の受光素子から出力される複数の前記検出信号を入力し、入力した複数の検出信号が示す前記反射検出光の光量分布から、前記検出光が前記光出射面の外部で反射する反射点の、前記光出射面からの距離である高さを検出する高さ検出部を有する。
あるいは好適に、前記複数の受光素子から出力される複数の前記検出信号を入力し、入力した複数の検出信号が示す前記反射検出光の光量分布から、前記単位出射領域が繰り返される方向内における複数の受光量分布の分離度を求め、当該分離度が大きいほど、前記検出光が前記光出射面の外部で反射する反射点の、前記光出射面からの距離である高さが小さいと判定する高さ検出部を有する。
【００１１】
本発明では好適に、前記光出射面内の非連続な出射領域は、少なくとも一方向で、非出射領域を間に挟んで複数の単位出射領域が所定ピッチで繰り返される平面パターンを有し、前記検出光出力部は、前記光出射面から前記検出光が出力されるときに前記所定ピッチが異なる複数の検出光出力部を含む。
あるいは好適に、前記所定ピッチが異なる検出光を出力可能な複数の検出光出力部内で、前記検出光を出力する検出光出力部を切り替える切替制御部と、前記複数の受光素子から出力される複数の前記検出信号を入力し、入力した複数の検出信号が示す前記反射検出光の光量分布から、前記検出光が前記光出射面の外部で反射する反射点の、前記光出射面からの距離である高さを検出する高さ検出部と、を有し、前記高さ検出部が前記高さを検出可能な前記検出光出力部を選択可能に、前記切替制御部が、前記検出光を出力する検出光出力部を切り替える。
【００１２】
本発明では好適に、前記検出光出力部は、前記非連続な出射領域をもつ検出光が前記光出射面から出力されるときの出射角度が異なる複数の検出光出力部を含む。
さらに好適に、前記出射角度が異なる検出光を出力可能な複数の検出光出力部内で、前記検出光を出力する検出光出力部を切り替える切替制御部と、前記複数の受光素子から出力される複数の前記検出信号を入力し、入力した複数の検出信号が示す前記反射検出光の光量分布から、前記検出光が前記光出射面の外部で反射する反射点の、前記光出射面からの距離である高さを検出する高さ検出部と、を有し、前記高さ検出部が前記高さを検出可能な前記検出光出力部を選択可能に、前記切替制御部が、前記検出光を出力する検出光出力部を切り替える。
【００１３】
以上の構成を有する反射検出装置によれば、検出光出力部から検出光が光出射面から外部に出射される。この検出光は、光出射面内で少なくとも一方向に非連続な出射領域をもつ。そして、光出射面の外部で検出光が反射し、光出射面から入射する。この入射した検出光を「反射検出光」と呼ぶ。反射検出光は反射検出装置内部の複数の受光素子で受光される。複数の受光素子からは、反射検出光の分布に応じた検出信号が出力される。個々の受光素子から出力される信号も検出信号と呼ぶとすると、複数の受光素子から出力される複数の検出信号は、反射検出光の分布に応じた情報を保持する。このため、この情報に基づいて反射検出光の面内位置情報、光出射面から外部の反射点までの距離（高さ）、反射物（被検出物）が光出射面に接触または所定の距離以内で近接しているか否かなどの多様な（高度な）検出情報が得られる。
【００１４】
とくに情報の精度を上げるには、以下の２つの条件を共に満たすことが望ましい。
第１の条件は、検出光における、光出射面内の非連続な出射領域は、少なくとも一方向で、非出射領域を間に挟んで複数の単位出射領域が所定ピッチで繰り返される平面パターンを有する。
第２の条件は、検出光は、単位出射領域の所定ピッチが、当該単位出射領域が繰り返される方向内における、複数の受光素子の配置ピッチの２以上の所定の自然数倍に対応している。
【００１５】
例えば単位出射領域の所定ピッチが、受光素子配置ピッチの２倍の場合、所定ピッチの両端と中点との３点で光量検出が可能であるため、光量分布の山が分離しているかの分離度が検出できる。また、所定ピッチが、受光素子配置ピッチの３倍以上の場合、所定ピッチの両端間の距離をさらに細かく区切った複数箇所で光量検出が可能である。
所定ピッチが狭いほど光出射面に近い高さ情報をより高解像度で検出可能である。つまり、検出物体の大きさが極めて小さい場合、この所定ピッチも小さくしなくてはいけない。しかし、所定ピッチが小さいと少し離れた物体については、反射検出光の光量分布の山が分離しない。
逆に言うと、所定ピッチが遠いほど光出射面に遠い高さ情報からの検出が可能であるが、この場合、比較的大きな物体でないと検出できない。
【００１６】
以上の理由から、どのような大きさの物体検出を前提とするか、あるいは、どの高さ範囲を検出可能とするかに応じて、受光素子の配置ピッチに対する所定ピッチの大きさが決められる。
この所定ピッチを多段で（少なくとも２段で）変化させるようにすると、検出可能物体の大きさや高さ検出範囲のダイナミックレンジが広くなる。
【００１７】
前述したように、本発明では、非連続な出射領域をもつ検出光が光出射面から出力されるときの出射角度が異なる複数の検出光出力部を有するようにしてもよい。
この場合、出射角度が狭い（広がりが小さい）光ほど、隣り合う２つの単位出射領域からの光が交わる点が光出射面から遠くなる。よって、反射点が遠くても反射検出光の分離度が高く維持できる。
この分離度は単位出射領域の所定ピッチに応じて変化するが、このように出射角度でも調整可能である。
このため、出射角度を多段で（少なくとも２段で）変化するようにすれば、特に高さ検出範囲のダイナミックレンジが広くなる。
【００１８】
本発明の第２の観点に関わる表示装置は、表示面と、入力信号に応じて変調された可視光を前記表示面から外部に出力する表示部と、前記表示面内で少なくとも一方向に非連続な出射領域をもつ非可視の検出光を出力する検出光出力部と、前記検出光が前記表示面から外部に出射され、外部で反射されて前記表示面から入射するときの反射検出光を受光し、当該反射検出光の分布に応じた検出信号を出力する複数の受光素子と、を有する。
【００１９】
本発明の第２観点では、好適に、光源と、光源からの光の導光板と、導光板に配置され導光板から出力する光を非連続な出射領域をもつ検出光とする光学素子、例えばプリズムとを有する。
プリズム等の光学素子は、反射または屈折により導光板内を通る光の光路を曲げて、導光板から出力可能な角度の光とすることで前記検出光を発生させる。
プリズムの反射面または屈折面が、導光板の光の出力面または反出力面に対して垂直な法線方向から４５度傾いていると、光の利用効率が高く望ましい。
【００２０】
本発明の第３の観点に関わる電子機器は、表示パネルと、表示パネルに表示すべき映像の処理回路を含む回路部と、を有し、前記表示パネルは、前記映像の表示面と、前記処理回路から映像信号を入力し、入力した映像信号に応じて変調された可視光を前記表示面から外部に出力する表示部と、前記表示面内で少なくとも一方向に非連続な出射領域をもつ非可視の検出光を出力する検出光出力部と、前記検出光が前記表示面から外部に出射され、外部で反射されて前記表示面から入射するときの反射検出光を受光し、当該反射検出光の分布に応じた検出信号を出力する複数の受光素子と、を有し、前記表示パネル内または前記回路部内に、前記複数の受光素子から出力される複数の前記検出信号を入力し、入力した複数の検出信号が示す前記反射検出光の光量分布から、前記検出光が前記光出射面の外部で反射する反射点の、前記光出射面からの距離である高さを検出する高さ検出部を、さらに有する。
【００２１】
本発明の第４の観点に関わる反射検出方法は、光出射面内で少なくとも一方向に非連続な出射領域をもつ検出光を出力するステップと、前記検出光が前記光出射面から外部に出射され、外部で反射されて前記光出射面から入射するときの反射検出光を複数の受光点で受光し、当該反射検出光の分布に応じた複数の検出信号を発生するステップと、前記複数の検出信号から、前記反射検出光の分布パターンを抽出するステップと、抽出された前記分布パターンに基づいて、前記検出光が前記光出射面の外部で反射する反射点の、前記光出射面からの距離である高さを検出するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、反射型検出を、例えば高さ方向の検出まで可能なように高度化することにより、電子機器の更なる小型化や多機能化に有用な反射検出装置および反射検出方法を提供することができる。また、本発明によれば、かかる高度な反射検出が可能な表示装置と電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態に関わる反射検出装置の実施形態を、当該反射検出装置の機能を液晶ディスプレイ装置内に実現した場合を例として図面を参照して説明する。ここで説明する液晶ディスプレイ装置が、本発明の「表示装置」の一実施例に該当する。
【００２４】
《第１実施形態》
図１に、液晶ディスプレイ装置のパネル断面構造図を示す。この断面構造は、半透過型か透過型かを問わず共通する。また、図１の断面図では、図を見やすくするため断面を表す斜線を省略している。
図１に図解する液晶ディスプレイ装置１０は、映像が表示されユーザが映像を観察する観察面としての表示面１１を有する。表示面１１は、「表示部」を構成する２枚の基板（後述）に形成された最上層の保護層４３の表面（上面）を指す。あるいは、保護層４３の表面に更にシートが貼られている場合、そのシートの最表面が表示面１１である。
【００２５】
「表示部」の表示面１１と反対側の最も背面側に、バックライト２０が配置されている。
バックライト２０は、導光板２１、ＬＥＤ等の光源（以下、白色ＬＥＤを用いているため「白色光源」と呼ぶ）２２、反射ボックス２２ａを有する。反射ボックス２２ａで囲まれた白色光源２２が、導光板２１の少なくとも一方の側面に配置されている。反射ボックス２２ａは、白色光源２２の周囲にＬＥＤ光が漏れるのを防止して、光の利用効率を上げるための部材である。
特に図示していないが、バックライト２０はＬＥＤ駆動部に接続され、ＬＥＤ駆動部によって白色光源２２が発光制御される。また、導光板２１の背面側には、反射シートが貼られている。バックライト２０は、これらの部材を一体に組み立てた画像ディスプレイ専用の照明装置である。
【００２６】
表示部は、２枚のガラス基板として、バックライト２０側の駆動基板３０と、表示面１１側の対向基板３１とを有する。
駆動基板３０には、細かくなるため詳細には図示していないが、ＴＦＴトランジスタを含む画素内の回路素子や電極が形成され、また、画素のマトリクス駆動のための配線が形成されている。駆動基板３０は、スペーサ（不図示）を介して内部空間を形成するように対向基板３１と張り合わされている。このとき、回路素子、電極および配線が形成された駆動基板３０の面側が、対向基板３１と対向している。
【００２７】
対向基板３１には、カラーフィルタ層３４が、基板張り合わせの前に予め形成されている。
図１の断面構造では対向基板３１に、カラーフィルタ層３４が示されている。カラーフィルタ層３４は、駆動基板３０と、対向基板３１と、スペーサにより形成される内部空間に面するように対向基板３１に予め形成される。
スペーサが形成されていない箇所から、２枚の基板間の内部空間に液晶が注入されている。その後、液晶の注入箇所が閉じられると、液晶が駆動基板３０、対向基板３１およびスペーサ内に封入され、これにより液晶層３５が形成されている。
【００２８】
図１では細かくなるため図示を省略しているが、このように形成された液晶層３５に対し、画素ごとの画素電極と、画素間で共通な共通電極（不図示）とが隣接配置される。この２種類の電極は、液晶層３５に電圧を印加するための電極である。液晶層３５を挟んで２つの電極が配置される場合（縦方向の駆動モード）と、駆動基板３０側に２つの電極が２層配置される場合（横方向の駆動モード）とがある。後者の２層配置の場合、両電極は絶縁分離されているが、下層側の共通電極は、上層側で液晶層３５に接する画素電極のパターンの間から液晶に電気的な作用を与える。このため、横方向の駆動モードでは電界の向きが横方向となる。これに対し、２つの電極が液晶層３５を、その厚さ方向から挟んで配置される場合は、電界の向きが縦方向（厚さ方向）となる。
【００２９】
いずれの駆動モード仕様で電極が配置されている場合でも、２つの電極によって液晶層３５に対し電圧をマトリクスに駆動可能である。このため、液晶層３５は、その透過を光学的に変調する機能層である。液晶層３５は、この印加電圧の大きさに応じて階調表示を行う。
【００３０】
他の光学機能層として、バックライト２０と駆動基板３０との間に第１偏光板４１が配置されている。また、対向基板３１と表示面との間に、第２偏光板４２が配置されている。
第２偏光板の表示面１１側の面には保護層４３が形成されている。
【００３１】
本実施形態では、第１偏光板４１とバックライト２０との間に、検出光出力部５０と白色光学フィルム６０が配置されている。
検出光出力部５０は、物体検出のために表示照明光とは異なる波長領域の光として「検出光」を発光する部品である。ここで、表示照明光が白色ＬＥＤの、可視光を主とする波長領域の光である。これに対し、検出光は非可視光、例えば赤外（ＩＲ）光である。検出光は可視光でもよいが、可視光だと黒表示のために液晶層３５を駆動しているときは遮蔽されるため、表示と検出を同時に行えない場合がある。このため、非可視光が望ましく、特に赤外光は反射検出に適しているため、更に望ましい。
【００３２】
検出光出力部５０は、導光板５１、赤外ＬＥＤ等の光源（以下、赤外ＬＥＤ５２(IR)と呼ぶ）、反射ボックス５３を有する。反射ボックス５３で囲まれた赤外ＬＥＤ５２(IR)が、導光板２１の少なくとも一方の側面に配置されている。反射ボックス５３は、赤外ＬＥＤ５２(IR)の周囲にＬＥＤ光が漏れるのを防止して、検出光の利用効率を上げるための部材である。
特に図示していないが、検出光出力部５０はＬＥＤ駆動部に接続され、ＬＥＤ駆動部によって赤外ＬＥＤ５２(IR)が発光制御される。また、導光板５１の背面側には、反射シートが貼られている。検出光出力部５０は、これらの部材を一体に組み立てた反射検出専用の発光装置である。
【００３３】
つぎに、以上のような構造を有する液晶ディスプレイ装置１０のバックライト光および赤外光の経路を説明する。
画像表示時に、バックライト２０内で白色光源２２が点灯する。すると、白色光源２２からの光（表示照明光）が、導光板２１の一方端部から導光板２１内に入射される。
導光板２１は、透明材料からなる反射拡散板の一種であり、ＬＥＤといった点光源からの光が導光板２１内で反射を繰り返す間に、次第に拡散されて面状の光に変換される。
【００３４】
より詳細には、導光板２１の上面側（表示面側）の表面では、一部の光が反射されて導光板２１の内側に戻され、他の光が導光板２１の外部に出てゆく。
導光板２１から出た光は、白色光学フィルム６０を透過する間に、ある程度拡散した光に変換される。白色光学フィルム６０は多層フィルムから形成され、光の拡散機能と、光の光軸を表示面１１に対して垂直にする機能を有する。
これに対し、導光板２１の背面側の表面では光が漏れないように全反射させる必要がある。背面側に何も設けない場合、一部の光が導光板２１から出力しようとする。この出力しようとする光を導光板２１に戻すために、背面側に反射シート（不図示）が貼られている。同様な趣旨から、白色光源２２の周囲にも反射ボックス２２ａが設けられている。
バックライト２０は、反射シートと反射ボックス２２ａによって、白色光源２２からの光が照明光として効率よく前面側に出射されるようになっている。
【００３５】
バックライト２０から出射し、白色光学フィルム６０を透過した表示照明光は、検出光出力部５０を透過する。このとき表示照明光が、光軸の向き変化や光量の減衰をほとんど受けないように白色光学フィルム６０が構成されている。
白色光学フィルム６０から出射した表示照明光は、表示部で、映像信号に応じた変調を受けて画像光Ｌとして表示面１１から出力される。
【００３６】
一方、赤外ＬＥＤ５２(IR)から出力された赤外光Ｌ(IR)は、導光板５１内を反射を繰り返して広がり、単位面積あたりの光量が均一化される。赤外ＬＥＤ５２(IR)からの出射角度が、導光板５１の上面および下面で反射条件を満たす限り、赤外ＬＥＤ５２(IR)は反射を繰り返して、ほぼ導光板５１内に閉じ込められる。特に、下面では反射フィルムで全反射され、また、反射ボックス５３等により側面からの漏れも防止される。
【００３７】
構造等についての詳細は後述するが、導光板５１には「光学素子」としてマイクロ（μ）プリズム５４が多数配置されている。μプリズム５４は、その設けられている場所のほぼ直上の部分のみ赤外光Ｌ(IR)を出射させるために設けられている。そのため、μプリズム５４の密度や、配置領域と非配置領域の別によって、表示面１１から見た赤外光Ｌ(IR)の出射領域を任意のパターンとすることが可能である。
μプリズム５４からの赤外光Ｌ(IR)は、図１に示すようにほぼ直上に光路が曲げられ、パネル内を通過した後に表示面１１から出力される。
【００３８】
表示面１１から出力された光が、外部の反射物（被検出物）で反射されると、表示面１１を通って再び液晶ディスプレイ装置１０内に戻される。被検出物は、人の指やスタイラスペン等の指示手段などである。検出光（本例では赤外光Ｌ(IR)）が被検出物に反射されることにより戻される光を、以下、反射検出光または反射赤外光Ｌｒ(IR)と呼ぶ。
【００３９】
反射検出光の分布測定のために、複数の受光素子３６が表示部内の、例えば駆動基板３０に形成されている。
受光素子３６は、他のトランジスタと同様にＴＦＴ層に形成されるフォトダイオード等である。ＴＦＴ層はアモルファスシリコンでもポリシリコンでもよい。受光素子３６がフォトダイオードの場合、アノードとカソードの２つの高濃度不純物領域の間にＩ(intrinsic)領域をもつＰＩＮ構造、Ｄ(doped)領域をもつＰＤＮ構造のいずれでもよい。フォトダイオードは、空乏化の程度を制御するコントロールゲートを有していてもよい。
受光素子３６を画素ごとに設けてもよいし、表示画素と同じサイズに受光素子３６を設け、表示画素と所定規則で混在させてもよい。受光素子３６は表示面１１の有効画素領域内の全域に離散的に設けてもよいし、有効画素領域の一部に離散的に設けてもよい。
【００４０】
図２（Ａ）は、μプリズム５４の形状例を示す斜視図である。図２（Ｂ）はμプリズム５４による光路変更の様子を示す導光板５１の模式断面図である。
図２に図解する本実施形態のμプリズム５４は、断面が三角形状の光学素子であり、導光板５１と一体に形成されている。なお、μプリズム５４を、導光板５１とは別のシート等に形成し導光板５１に貼り合せるなどの方法でもμプリズム５４と同様な機能の光学部品の形成は可能である。
【００４１】
μプリズム５４は、赤外ＬＥＤ５２(IR)が設けられる導光板５１の側面と平行なｙ方向に長いストライプ形状を有する。そして、当該導光板５１のｙ方向側面と直交する２つのｘ方向側面間を貫いてμプリズム５４が形成されている。
μプリズム５４の幅（ｘ方向のサイズ）は、例えば１０[μm]程度であり、複数のμプリズム５４が、ｘ方向における数十[μm]程度の所定ピッチで、平行ストライプ状に配置されている。
後述するように、このμプリズム５４の配置ピッチは、図１に示す受光素子３６の配置ピッチと望ましい対応関係がある。
【００４２】
μプリズム５４は、導光板内側の斜面として、導光板５１の２つのｙ方向側面の一方側の第１反射面５５ａと、他方側の第２反射面５５ｂを有する。第１反射面５５ａと第２反射面５５ｂは、導光板５１の背面（反射シート側の全反射面、以下、反出力面という）に対して４５度の傾斜角を有する。この傾斜角はμプリズム５４の形成法によって調整可能である。ただし、傾斜角を４５度とすると、反射面に反射した光が最も効率よく検出光として導光板５１の出力面（上面）から出てゆく。
【００４３】
なお、図２（Ｂ）に示すように、傾斜角が４５度の場合、出力面に対する垂線に対し、検出光（赤外光Ｌ(IR)）は、若干の大きさをもつ負の角度（−θ）の斜光として出力される。
以上の作用は、図１に示す他のｙ方向側面に設けられた赤外ＬＥＤ５２(IR)からの光でも同様である。この場合、図２（Ｂ）に示す第２反射面５５ｂが実際の反射面となるため、検出光は若干の大きさをもつ正の角度（＋θ）の斜光として出力される。
この作用は全てのμプリズム５４で同じであるが、μプリズム５４の密度がある程度高いと、導光板５１の出力面の領域５１Ｂからは、若干の広がり角をもつ検出光の束がストライプ状に出力される。
よって、全体では平行ストライプの線状照明が実現できる。
【００４４】
図３（Ａ）は、この線状の検出光を、表示面１１の外側から観察したときの模式図である。
表示面１１から出射される検出光（赤外光Ｌ(IR)）は、平行ストライプ状の出射領域１１Ａを有する。以下、出射領域１１Ａの間の暗い平行ストライプ状の領域を、非出射領域１１Ｂと呼ぶ。
ここで図３（Ｂ１）には、出射領域１１Ａの一部を拡大して検出光出力部５０まで透視した図を示す。図２を用いて既に説明したとおり、出射領域１１Ａの直下には所定の密度でμプリズム５４が配置されている。対照的に、非出射領域１１Ｂの直下にはμプリズム５４は配置されない。
平行ストライプ状のμプリズム５４は形成が容易であるという利点がある。なお、図３（Ｂ２）および図３（Ｂ３）に示す変形例は後述する。
【００４５】
図４に、受光素子３６の配置と出射領域１１Ａのピッチとの関係を示す。
図４中、小さい丸印で示すポイントは、受光素子３６の配置中心である。この例では多数の受光素子３６がマトリクス状に配置されている。受光素子３６の配置ピッチは、ここでは一例として、ｘ方向とｙ方向で約０.８[mm]と同じである。
【００４６】
本実施形態では、望ましい関係として、出射領域１１Ａのｘ方向の所定ピッチが、受光素子３６のｘ方向配置ピッチに対して、その２以上の所定の自然数倍に対応している。なお、「対応している」とは厳密に同じでなくともよいことを意図する。例えば、光の広がり角とパネル内を通過する距離と関係する程度のピッチ誤差は許容することができる。
図４は、受光素子３６の配置ピッチが約０.８[mm]、出射領域１１Ａのｘ方向ピッチがその倍の１.６[mm]の場合を例示する。
【００４７】
このようなピッチ関係を満たした線状の検出光（赤外光Ｌ(IR)）が表示面１１から出力されると、その検出光が被検出物に反射される。図４では、一例としてスタイラスペンのペン先の大きさを破線の丸印により示す。このペン先は、出射領域ピッチ（１.６[mm]）の３倍程度の大きさを有する。
但し、出射領域１１Ａのｘ方向ピッチを受光素子３６の配置ピッチの２倍とした本例では、このペン先の半分から１／３程度のサイズの小さな物体でも検出できる。
【００４８】
図５（Ａ）に、物体検出時の光路を添えた断面図を示す。この図では、図４のｘ方向に並ぶ３つの受光素子３６の受光を考える。
被検出物が位置Ａにある場合、検出光出力部５０のμプリズム５４の形成位置から若干の広がり角をもって真上に進む赤外光Ｌ(IR)は、太線で示す強度分布中心の光成分が真っ直ぐ反射して両端の２つの受光素子３６に入る。そのため、図５（Ｂ１）に示すように、両端の２つの検出領域それぞれで大きなピークをもつ分布の山が形成される。
被検出物が位置Ａにある場合、検出光の両端の光成分（細い実線で示す）は、ある角度で被検出物に当たるため図５（Ｂ１）のピークより外側に広がって戻され、そのため受光量分布の裾部が形成される。しかし、被検出物が位置Ａにある場合、その裾部の広がりは小さく、よって、２つの分布の山が完全に分離した分離度が高い状態となる。そのため真ん中の受光素子３６にはほとんど反射検出光（細い破線で示す）が入射されない。
【００４９】
以上から、図５（Ｂ１）のような分離度が高い受光量分布が得られる。この受光量分布は、ここでは３つの受光素子３６から出力される３つの検出信号に情報として保持されるため、この検出信号を用いて「被検出物が接触または近くに近接している」ことが判定される。
なお、判定のための回路は、液晶ディスプレイ装置自身にもつ必要が必ずしもないため、第１実施形態では説明を省く。
判定時には、アナログの分布から判定してもよいが、ここでは、図１（Ｂ１）のように、ある閾値より高い受光量レベルを“1”、閾値以下の受光量レベルを“0”として（１,０,１）のビット配列によりデジタルで検出するとよい。
【００５０】
これに対し、被検出物が表示面１１から遠い位置Ｂの場合、分布中心の検出光量（ピーク値）が低下し、検出光および反射検出光の光路が長い分、受光素子３６に到達したときに広がった光になる。よって、裾部が互いにクロスして重なることにより分布の分離が検出できず１つの山として検出される。これはデジタル検出値の（１,１,１）に相当する。
さらに被検出物が表示面１１から遠ざかると、重なって１つとなった受光量分布の山のピークが徐々に低下する。このピークが閾値以下となるとデジタル検出値が（０,０,０）に変化する。
【００５１】
なお、デジタル検出値が（１,０,１）または（１,１,１）では「物体あり」が検出され、デジタル検出値が（０,０,０）では「物体なし」が検出されるとすると、従来どおり物体の有無の検出、そのパネル面内の位置座標の検出が可能である。
この検出に加え、「物体あり」の場合でも、デジタル検出値が（１,０,１）で「反射点の表示面からの距離（以下、高さという）が低い」、デジタル検出値が（１,１,１）で「高さが高い」を検出でき、反射検出がより高度化される。
【００５２】
この検出の高度化により、接触と非接触の２値操作のみならず、表示内容に応じた、または、表示内容と連動した多様な操作が可能となる。このような操作（指令）の一例は他の実施形態で説明する。
【００５３】
図６に、出射領域１１Ａのピッチを図４の場合より更に倍にした例を示す。
この例では、図６（Ａ）のように、出射領域１１Ａのピッチは、受光素子３６の配置ピッチ（約０.６[mm]）を４倍した約２.４[mm]となる。
このように出射領域ピッチを拡大すると、図６（Ｂ）に示すように、全てのデジタル検出値が“1”の高さＨの場合のみならず、中間の高さＭが検出できる。中間高さＭでは、５ビットのうち真ん中の１ビットのみが“0”で残りの４ビットが“1”の値を示す。
【００５４】
この例から類推できるように、出射領域１１Ａのピッチを拡大すればするほど、多段階で高さ検出が可能となる。図６（Ａ）に示す場合、スタイラスペン先に対しては丁度よい大きさの出射領域ピッチであるが、それより小さい径の被検出物に対しては図４の場合より解像度が低下する分、検出を苦手とする。
このように被検出物の大きさと、高さ検出の必要レベル数（段階数）との兼ね合いで、受光素子３６の配置ピッチに対する出射領域ピッチが決められる。なお、受光素子３６の配置ピッチも重要な設計パラメータであるが、この配置ピッチは受光面の大きさが画素サイズの制約を受けたりするため、自由には変えられない場合がある。そのような場合でもμプリズム５４の形成パターンは他の制約が余りないため比較的自由に出射領域ピッチの設定が可能である。
【００５５】
以下、他の実施形態と変形例を説明するが、以下の説明では上記第１実施形態を基本し、その相違点のみ説明する。したがって、同一構成は同一符号を付して説明を省略する。
【００５６】
《第２実施形態》
図７に、第２実施形態の液晶ディスプレイ装置のパネル断面構造図を示す。
図７に図解する液晶ディスプレイ装置１０Ａが、図１に図解する液晶ディスプレイ装置１０と異なる点は、検出光出力部５０に対し検出光の入力の向きが１方（本例では、ｘ方向の正から負に向かう向き）のみであることである。導光板５１のｘ方向で対向する２つの側面のうち、その一方のみに赤外ＬＥＤ５２(IR)が配置されている。このため、表示面１１から出力される赤外光Ｌ(IR)はやや斜めの光となる。このことは位置検出が、若干のオフセットを有することを意味する。しかし、オフセットを僅かであり、しかも一定であるため被検出物の高さが変わっても位置は予想可能である。このため、検出の位置を補正できる。
【００５７】
なお、図２（Ｂ）に示すμプリズム５４の反射面の傾斜角を４５°から変えると、真っ直ぐに検出光を出射することができる。表示面１１から真っ直ぐに出射する検出光でも、それまでのパネル内の乱反射等である程度の広がり角度をもつ光となることが多い。そのため高さ検出のための広がり角度は確保できる。
この場合、光の利用効率はやや低下するが、赤外ＬＥＤ５２(IR)の出力パワーが大きいなどの場合、光の利用効率の低下は不利益とならない。むしろ、赤外ＬＥＤ５２(IR)の数を減らしてコストを削減できる利点がある。
【００５８】
《第３実施形態》
図８に、第３実施形態の液晶ディスプレイ装置のパネル断面構造図を示す。
図８に図解する液晶ディスプレイ装置１０Ｂが、図７に図解する液晶ディスプレイ装置１０Ａと異なる点は、検出光の入力の向きが逆の２つの検出光出力部５０Ａと５０Ｂを設けていることである。
検出光出力部５０Ａからの赤外光Ｌ(IR)Ａは図２（Ｂ）に示すように左に傾いた光成分となる。検出光出力部５０Ｂからの赤外光Ｌ(IR)Ｂは、これとは逆に右に傾いた光成分となる。よって、合成されて表示面１１から出力される検出光（赤外光Ｌ(IR)）は第１実施形態の場合と同等にすることができる。
【００５９】
第３実施形態の第１実施形態に対する利点が発揮されるのは、検出光出力部５０Ａと検出光出力部５０Ｂの検出光出射特性を変えて、この２つの検出光出力部を切り替えて用いる使用法が可能な点である。この使用法は後述の電子機器の実施形態で説明する。
【００６０】
《第４実施形態》
本実施形態は、上記第１〜第３実施形態と異なり、導光板を用いない光源構成（直下型ＬＥＤバックライト）に関する。
図９に、第４実施形態の液晶ディスプレイ装置のパネル断面構造図を示す。
図９に図解する液晶ディスプレイ装置１０Ｂは、直下型ＬＥＤバックライトを有する。
【００６１】
直下型ＬＥＤバックライトは、第１〜第３実施形態で説明した白色光源２２と、その反射ボックス２２ａと同様な白色光源ユニットを表示面１１から見た面内でマトリクス状に多数配置している。白色光源ユニットはある程度の大きさを持つため、表示照明光に照明ムラができないように拡散板６１を配置している。白色光源ユニットからの白色ＬＥＤ光を、ある程度大きな広がり角度をもつ拡散光として拡散板６１に入射させ、拡散板６１で均一な面状照明光に変換して出力させる。
【００６２】
この直下型ＬＥＤバックライト内に、赤外ＬＥＤ５２(IR)を所定の規則で配置する。この配置規則は、そのまま出射領域１１Ａ（図３（Ａ）参照）を決める。なお、赤外光Ｌ(IR)の直進性を維持するためには、各赤外ＬＥＤ５２(IR)を拡散板６１に出来るだけ近づけて配置することが望ましい。
なお、各白色光源２２は、それぞれを個別部品とせずにシート状に一括形成してもよい。同様に、赤外ＬＥＤ５２(IR)も、それぞれを個別部品とせずにシート状に一括形成してよい。
【００６３】
《第５実施形態》
図１０に、第５実施形態に関わる電子機器の主要構成ブロック図を示す。
図１０に図解する電子機器１Ａは、ゲーム機、携帯電話、ＡＶ機器、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）など携帯型、据置き型を問わず種々の用途向けに実現した電子機器である。ここでは、ゲーム機またはゲームの機能を持つ他の機器であるとする。
【００６４】
図１０に図解する電子機器１Ａは、第１〜第４実施形態の液晶ディスプレイ装置１０,１０Ａ〜１０Ｃの何れかで実現された表示ブロック１０ｘを有する。表示ブロック１０ｘ内部、または、表示ブロック１０ｘの外部（但し電子機器内部）に、液晶ディスプレイの駆動回路(ＤＲＶ)１２が配置されている。また、表示ブロック１０ｘに接続された処理回路ブロック（ＰＲＯ）２およびマイクロコンピュータ（μＣ）３を、電子機器１Ａが有する。
処理回路ブロック２が「映像の処理回路」に該当し、液晶ディスプレイ装置１０,１０Ａ〜１０Ｃ（および駆動回路１２）が「表示パネル」に該当する。「高さ検出部」はマイクロコンピュータ３、あるいは、マイクロコンピュータ３と処理回路ブロック２の一部の機能が、これに該当する。
以下、マイクロコンピュータ３と処理回路ブロック２の一部の機能が「高さ検出部」に該当する場合を説明する。
【００６５】
処理回路ブロック２内には、高さ検出部内の構成回路として、液晶パネルから駆動回路１２を経由して取得した検出信号からノイズを除去する、例えばローパスフィルタ（ＬＰＦ）からなるノイズ除去回路１２Ａが設けられている。高さ検出回路は、このノイズ除去後の検出信号に基づいて高さ検出を行う。なお、物体の有無検出やパネル面内検出については同時に行うが、以下の説明では省略する。
【００６６】
図１１のフローチャートに、高さ判定結果に応じた処理の例を示す。これらの処理は「高さ検出部」により実行される。
この処理では、処理回路ブロック２およびマイクロコンピュータ３の制御を受けた表示ブロック１０ｘでゲームの進行に応じた映像表示と操作受付が行われているとする。
図１１において、最初のステップＳＴ１では、あるゲームの場面が出力されている期間にセンサ（受光素子３６）から検出信号（操作信号）が出力される。この検出信号はノイズ除去回路１２Ａによりノイズ除去された後（ステップＳＴ２）、有効な検出信号箇所の表示面内における位置(Ｘ,Ｙ)と高さＺを含むパターンが抽出される（ステップＳＴ３）。
【００６７】
抽出されたパターンから、まず、ｚ方向座標（高さＺ）が計算される。この高さＺは、例えば図６（Ａ）のような出射領域ピッチに応じて受光素子３６の受光量分布の分離度から計算される。例えば、この計算では、アナログの受光量分布をサンプリングによりデジタルの検出値に変換し、そのデジタルの検出値と、出射領域１１Ａおよび受光素子３６のピッチの関係とから高さＺの値（Ｚ座標）を計算する。
また、パターン重心のＸ,Ｙ座標の計算を実行する（ステップＳＴ５）。
このようにして求められたＸ,Ｙ座標（場合によっては、Ｘ,Ｙ,Ｚ座標）は、カーソルや画面上の移動物（人、車、道具など）が表示画面上の動きとリアルタイムで連動させるために画像処理に供せられる。
【００６８】
ステップＳＴ４で高さＺ(Ｚ座標)が算出された時点で、その情報から高さ判定が実行される（ステップＳＴ６）。その判定では、得られた高さＺが図６（Ｂ）のように、高さＨ、高さＭ、高さＬの３レベルに分類され、その結果に応じて、命令１の実行（ステップＳＴ７Ａ）、命令２の実行（ステップＳＴ７Ｂ）、命令３の実行（ステップＳＴ７Ｃ）が行われる。
【００６９】
図１２は、高さと感覚的にマッチした操作を含むゲームの命令実行例を示すものである。
このゲームでは斧で木を切る場面で、高さＨに基づく（命令１）の実行では、斧が木に接触し、木に傷が入る処理が実行される。
高さＭに基づく（命令２）の実行では、斧が木の中に入り、木に亀裂が入る処理が実行される。
高さＬに基づく（命令３）の実行では、斧が木の中に深く入り、木を完全に２つに割る処理が実行される。
【００７０】
このように、本実施形態の電子機器は、Ｚ方向の操作軸が新たに加わるため、より多様で操作感覚とマッチした処理の実行が可能となるため、ゲーム、その他の電子機器の機能を高度化できる利点がある。
【００７１】
《第６実施形態》
図１３に、第６実施形態に関わる電子機器１Ｂの主要構成ブロック図を示す。
図１２が図１０（第５実施形態）と異なる点は、第１に、表示パネルが、例えば図８に示す液晶ディスプレイ装置１０Ｂのように、複数の検出光出力部を有する場合に限定されることである。
第２の相違点は、「切替制御部」の機能をもつＩＲ駆動部(ＩＲ.ＤＲＶ)１３を有する点である。なお、図１０でもＩＲ駆動部自体は有しているが「切替制御部」の機能を有する点を強調する必要がないので、図１０ではＩＲ駆動部１３の図示は省略している。
【００７２】
第６実施形態では、図８に示す検出光出力部５０Ａが「広狭視野角ＩＲ出力部」であり、検出光出力部５０Ｂが「狭視野角ＩＲ出力部」であると仮定する。
【００７３】
図１４のフローチャートに、視野角切り替え制御を含む処理の例を示す。これらの処理は「高さ検出部」により実行される。
図１４では、まず、広狭視野角ＩＲ出力部５０Ａを点灯させる（ステップＳＴ０）。そして、ステップＳＴ１では、ある期間にセンサ（受光素子３６）から検出信号（操作信号）が出力される。この検出信号はノイズ除去回路１２Ａによりノイズ除去された後（ステップＳＴ２）、有効な検出信号箇所の表示面内における位置(Ｘ,Ｙ)と高さＺを含むパターンが抽出される（ステップＳＴ３）。
【００７４】
抽出されたパターンから、まず、ステップＳＴ１０にて、分離度により分離パターンの存在が判定される。この判定では、例えば図６（Ａ）のような出射領域ピッチに応じて受光素子３６の受光量分布の分離度が計算される。具体的には、アナログの受光量分布をサンプリングによりデジタルの検出値に変換し、そのデジタルの検出値の配列から、分離度を求める。例えば図６（Ｂ）の高さＬに対応する分布を「分離度２」、高さＭに対応する分布を「分離度１」、高さＨに対応する分布を「分離度０」と判定する。
【００７５】
続くステップＳＴ４では、抽出されたパターンから、まず、ｚ方向座標（高さＺ）が計算される。この高さＺは、ステップＳＴ１０で得られたデジタルの検出値と、出射領域１１Ａおよび受光素子３６のピッチの関係とから高さＺの値（Ｚ座標）を計算する。
また、次のステップＳＴ５では、パターン重心のＸ,Ｙ座標の計算を実行する。
【００７６】
ステップＳＴ１０で分離パターンが存在しないと判断された場合、例えば分離度０の場合は、処理フローがステップＳＴ１１に進む。
ステップＳＴ１１では、今まで用いていた広視野角ＩＲ出力部(検出光出力部５０Ａ)から、狭視野角ＩＲ出力部（検出光出力部５０Ｂ）に駆動を切り替える。これにより、赤外光Ｌ(IR)の出射角度θ（図２（Ｂ）参照）が小さくなり、遠くの被検出物で反射した検出光でも分離度が大きくなる。そのため、物体の高さ検出が可能となる。
以後、ステップＳＴ１〜ＳＴ３を繰り返し、分離が検出されるとステップＳＴ４とＳＴ５で各座標が求められる。
【００７７】
通常、指やペン等は表示面に接触する場合が多いので、最初は広視野角での検出を試みる。広視野角の方が、小さい被検出物まで感知するからである。そして、高さ検出ができない場合のみ、視野角を狭くして遠い被検出物の高さを検出可能とする。
以上より、本実施形態によれば、高さ検出と被検出物の大きさについて検出のダイナミックレンジが拡大し、より精度が高い検出が可能となる。
なお、視野角を３段階以上に変化させてもよい。また、視野角に変えて、あるいは、視野角と共に出射領域のピッチを変化させて、より大きい、より小さい被検出物を検出し、さらに高さ検出のダイナミックレンジを同様に変えることが可能である。
【００７８】
以上の第１〜第６実施形態は、排他的な選択とならない限り、つまり一方を実施することが他方の実施とならない限り、任意に組み合わせて実施できる。
また、以下の変形例と任意に組み合わせることができる。
【００７９】
＜変形例１＞
出射領域は平行ストライプ状（出射領域１１Ａ）に限らず、例えば図１５に示す「断線平行ストライプ状」の形状および配置が採用できる。図１６に示す「断線千鳥状」の形状および配置、または、三角形状（図１７）、楕円形状（図１８）が、出射領域に関して採用できる。
その他、規則的なパターンであれば、出射領域の形状や配置は任意である。
【００８０】
＜変形例２＞
μプリズム５４の形状と配置に関しても、例えば図３（Ｂ２）に示す「断線千鳥状」（μプリズム５４Ｂ）、あるいは、図３（Ｂ３）に示す「蛇行平行ストライプ状」（μプリズム５４Ｃ）が採用できる。
その他、反射面等の向きが規則的であれば、μプリズムの形状や配置は任意である。
また、μプリズムを導光板５１の出力面側に設けることもできる。この場合、光の屈折を利用して検出光の光路を変化させる。
以上の反射面と屈折面の総称を、「光路変更面」と称する。
【００８１】
＜変形例３＞
図１９に示すように、操作を有効とみなす範囲を受光光量の分布の分離度から判定してもよい。
例えば、ある程度分離度が高い分離度１〜２では、操作は有効と判定し、分離度０では操作を無効とする。また、この分離度と反射検出時間との兼ね合いから、分離度が１〜２と高く、かつ、反射検出時間がある程度長いときに操作を有効、分離度が高くても反射検出時間が短いと操作を無効とする処理も可能である。
【００８２】
＜変形例４＞
以上の第１〜第６実施形態および変形例１〜３は、液晶ディスプレイ装置に本発明の反射検出装置の機能を備えた場合を例として説明したが、この表示装置は他の表示装置、例えば有機ＥＬ表示装置であってもよい。
【００８３】
以上より、本発明の実施形態および変形例に拠れば、表示パネル上に障害物の平面的な位置と平面からの高さを検出することが可能になる。
このようなデバイスを搭載することにより、ＰＣ、携帯電話、ゲームなどに全く新しいアプリケーションが創出されることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】第１実施形態に関わる液晶ディスプレイ装置のパネル断面構造図である。
【図２】第１実施形態に関わる液晶ディスプレイ装置の、μプリズムの形状例と光路を示す斜視図および模式断面図である
【図３】第１実施形態に関わる液晶ディスプレイ装置の表示面における、線状検出光のパターンとμプリズムとの配置関係を示す平面図（一部透視図）である。
【図４】第１実施形態に関わる液晶ディスプレイ装置の表示面における、線状検出光の出射領域と受光素子との位置関係を示す平面透視図である。
【図５】第１実施形態に関わる液晶ディスプレイ装置の高さ検出手法の説明図である。
【図６】図４と、出射領域と受光素子との相対位置関係が異なる他の平面透視図と受光量の分布図である。
【図７】第２実施形態に関わる液晶ディスプレイ装置のパネル断面構造図である。
【図８】第３実施形態に関わる液晶ディスプレイ装置のパネル断面構造図である。
【図９】第４実施形態に関わる液晶ディスプレイ装置のパネル断面構造図である。
【図１０】第５実施形態に関わる電子機器の主要ブロック図である。
【図１１】第５実施形態に関わる電子機器の高さ判定を含む処理のフローチャートである。
【図１２】図１１の高さ判定の結果を用いる命令で実行される処理の具体例を示す図である。
【図１３】第６実施形態に関わる電子機器の主要ブロック図である。
【図１４】第６実施形態に関わる電子機器の受光量分離度に応じたＩＲ切替処理のフローチャートである。
【図１５】変形例１において出射領域の形状および配置を示す図である。
【図１６】変形例１において出射領域の他の形状および配置を示す図である。
【図１７】変形例１において出射領域の他の形状および配置を示す図である。
【図１８】変形例１において出射領域の他の形状および配置を示す図である。
【図１９】変形例３の説明図である。
【符号の説明】
【００８５】
１Ａ,１Ｂ…電子機器、２…処理回路ブロック、３…マイクロコンピュータ、１０等…液晶ディスプレイ装置、１１…表示面、１１Ａ…出射領域、１１Ｂ…非出射領域、１２…駆動回路、１３…ＩＲ駆動部、２０…バックライト、２２…白色光源、３０…駆動基板、３１…対向基板、３５…液晶層、３６…受光素子、５０等…検出光出力部、５１…導光板、５２(IR)…赤外ＬＥＤ、５３…反射ボックス、５４…μプリズム、５５ａ…第１反射面（第１光路変更面）、５５ｂ…第２反射面（第２光路変更面）
【図１】
2010039942.tif 000003
【図２】
2010039942.tif 000004
【図３】
2010039942.tif 000005
【図４】
2010039942.tif 000006
【図５】
2010039942.tif 000007
【図６】
2010039942.tif 000008
【図７】
2010039942.tif 000009
【図８】
2010039942.tif 000010
【図９】
2010039942.tif 000011
【図１０】
2010039942.tif 000012
【図１１】
2010039942.tif 000013
【図１２】
2010039942.tif 000014
【図１３】
2010039942.tif 000015
【図１４】
2010039942.tif 000016
【図１５】
2010039942.tif 000017
【図１６】
2010039942.tif 000018
【図１７】
2010039942.tif 000019
【図１８】
2010039942.tif 000020
【図１９】
2010039942.tif 000021